MAX8710/MAX8711/MAX8712/MAX8761：低成本线性调节器LCD面板电源解决方案

在LCD显示器和LCD电视的设计中，为TFT液晶显示屏（LCD）面板提供稳定、高效的电源是至关重要的。Maxim推出的MAX8710、MAX8711、MAX8712和MAX8761系列产品，为TFT LCD面板提供了完整的线性调节器电源解决方案。今天，我们就来深入了解一下这几款产品。

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一、产品概述

MAX8710/MAX8711/MAX8712/MAX8761系列为TFT LCD面板提供了完整的线性调节器电源解决方案。这些器件集成了高性能AVDD线性调节器、正电荷泵调节器、负电荷泵调节器以及内置的上电顺序控制。其中，MAX8710/MAX8711/MAX8761还集成了大电流运算放大器，而MAX8710/MAX8761更是提供了逻辑控制的高压开关，用于控制正电荷泵输出。

产品特性亮点

1. 高性能线性调节器：输出精度达1.6%，能与小型陶瓷输出电容配合工作，具备快速瞬态响应和折返式电流限制功能。
2. 电荷泵调节器：包含50mA负稳压电荷泵和20mA正稳压电荷泵，且正电荷泵具有可调延迟功能。
3. 大电流运算放大器（MAX8710/MAX8711/MAX8761）：输出短路电流可达±150mA，压摆率为12V/µs，带宽为12MHz，具备轨到轨输入/输出功能。
4. 多种保护功能：包括热保护、锁存故障保护等，有效增强产品的稳定性与可靠性。

不同产品的封装与工作温度范围

• MAX8710/MAX8761采用24引脚薄型QFN封装。
• MAX8711采用16引脚薄型QFN封装。
• MAX8712采用12引脚薄型QFN封装。

所有封装尺寸均为4mm x 4mm，最大厚度为0.8mm，适用于超薄LCD面板设计。工作温度范围方面，MAX8710/MAX8711/MAX8712为-40°C至+100°C，MAX8761为-40°C至+85°C。

二、电气特性详解

线性调节器

线性调节器直接将输入电压降压，为源驱动器IC提供电源电压（AVDD）。输入电压范围为8V至28V，输出电压范围在MAX8710/MAX8761中可达28V，在MAX8711/MAX8712中可达13.2V。

其输出电流能力方面，MAX8710/MAX8711/MAX8712至少为300mA，MAX8761至少为500mA。在启动时，线性调节器会通过软启动程序，将内部参考电压从0V逐步升至2.5V，软启动时间约为2.73ms，此期间可有效限制浪涌电流。

正电荷泵调节器

正电荷泵调节器通常用于为TFT LCD栅极驱动器IC生成正电源轨。通过外部电阻分压器连接至FBP引脚，可设定输出电压。其MOSFET开关频率恒定为1.5MHz，启动时可通过连接外部电容至DLP引脚实现延迟启动，同样具备软启动功能，能有效限制启动时的浪涌电流。

负电荷泵调节器

负电荷泵调节器用于为TFT LCD栅极驱动器IC生成负电源轨。通过外部电阻分压器连接至FBN引脚设定输出电压，MOSFET开关频率同样为1.5MHz。启动时，内部参考电压会从5V逐步降至250mV，软启动时间约为2.73ms。

运算放大器（MAX8710/MAX8711/MAX8761）

运算放大器具有高输出电流（150mA）、快速压摆率（12V/µs）和宽带宽（12MHz）的特点，常用于驱动TFT LCD面板的背板（VCOM）。在使用时，若为纯容性负载，需采取措施确保其稳定运行，如在OUTB和容性负载之间放置5Ω至50Ω的电阻以减少增益峰值。

参考电压（REF）

参考输出电压标称值为5V，可提供高达1mA的电流。需通过一个0.22µF的陶瓷电容连接至GND进行旁路，且在关断模式下，参考电压仍保持启用状态。

三、电源上电顺序与关断控制

上电时，REF随IN引脚电压上升。当REF达到稳定且SHDN为高电平时，线性调节器、运算放大器和负电荷泵调节器启用并开始软启动。线性调节器启用后，正电荷泵调节器延迟模块开始工作，当DLP引脚电压超过VREF / 2时，正电荷泵调节器开始软启动。

关断时，当SHDN引脚拉低或REF电压低于4.5V，器件进入关断模式。此时，OUTL和OUTB引脚通过1kΩ电阻内部接地，FBN和FBP引脚通过10Ω电阻内部接地，DLP引脚通过10Ω电阻接地，电容CDLP放电。在MAX8710中，GON引脚还会通过1kΩ电阻接地，而REF在关断模式下仍保持开启。

四、保护功能分析

输出故障保护

在稳态运行期间，若线性调节器或任何电荷泵调节器的输出未超过其各自的故障检测阈值，器件将激活内部故障定时器。若故障持续约44ms，器件将设置故障锁存，关闭除参考电压外的所有输出。排除故障后，可通过循环输入电压或切换SHDN引脚来清除故障锁存并重新激活器件。

热过载保护

热过载保护可防止IC因过度功耗而过热。当结温超过+160°C时，热传感器会立即激活故障保护，关闭除参考电压外的所有输出，待器件冷却约15°C后自动重启。

五、开关控制（MAX8710/MAX8761）

MAX8710/MAX8761的开关控制模块由高压p沟道MOSFET和共源极连接的p沟道MOSFET对组成，具有两种不同的工作模式。

模式一

将MODE引脚连接至REF激活此模式。当CTL为高电平时，Q1导通，Q2截止，GON连接至SRC；当CTL为低电平时，Q1截止，Q2导通，GON连接至DRN，GON可通过连接在DRN和GND或OUTL之间的电阻放电。当VGON达到THR引脚电压的10倍时，Q2截止，停止对GON放电。

模式二

当VMODE小于0.9 x VREF时，开关控制模块工作在该模式。VCTL的上升沿使Q1导通，Q2截止，GON连接至SRC，同时内部n沟道MOSFET Q5导通，对MODE和GND之间的外部电容放电。VCTL的下降沿使Q5截止，内部50µA电流源开始对MODE电容充电。当VMODE超过0.5 x VREF时，开关控制模块使Q1截止，Q2导通，GON连接至DRN，同样在VGON达到THR引脚电压的10倍时，Q2截止，停止对GON放电。

六、设计程序要点

线性调节器设计

输出电压选择

通过连接电阻分压器从线性调节器输出AVDD到GND，并将中心抽头连接至FBL引脚来调整输出电压。选择分压器的下电阻R2在10kΩ至50kΩ之间，上电阻R1可通过公式 (R 1=R 2 timesleft(frac{V{A V D D}}{V{F B L}}-1right)) 计算，其中 (V_{FBL}=2.5V) 为线性调节器的调节点。

输入电容选择

线性调节器的输出级由pnp传输晶体管组成，为避免输入电压的快速变化耦合到晶体管基极，需使用输入电容。在典型工作电路中使用10µF陶瓷电容，实际应用中，若线性调节器直接由另一个稳压电源输出供电，可使用较小的输入电容。

输出电容选择

输出电容及其等效串联电阻（ESR）会影响线性调节器的稳定性和瞬态响应。MAX8710/MAX8711/MAX8712使用4.7µF输出电容可稳定提供至少300mA电流，MAX8761使用10µF输出电容可稳定提供至少500mA电流。对于典型的脉冲负载，可根据公式 (C{OUT (MIN) } approx frac{I{PULSE} × t{PULSE }}{V{DIP(MAX) }}) 计算最小所需电容值。

前馈补偿

通过在前馈网络中添加一个零点可改善负载瞬态响应。可通过在OUTL和FBL之间连接一个前馈电容（C1）来添加零点，零点频率可通过公式 (f{ZERO }=frac{1}{2 pi R{1} C{1}}=frac{f{U}}{sqrt{V{OUTL } / V{FBL }}}) 计算，其中R1为反馈分压器的上电阻， (f_{u}) 为单位增益频率。

电荷泵调节器设计

电荷泵级数选择

为实现最高效率，应选择满足输出要求的最少电荷泵级数。正电荷泵级数 (n{POS }) 和负电荷泵级数 (n{NEG }) 可通过相应公式计算，若第一级电荷泵由5V电源供电，公式会有所变化。

输出电压选择

正电荷泵调节器的输出电压可通过连接电阻分压器从输出VP到GND，并将中心抽头连接至FBP引脚来调整。上电阻R3可通过公式 (R 3=R 4 timesleft(frac{V{P}}{V{F B P}}-1right)) 计算，其中 (V{FBP}=2.5V) 为调节点。负电荷泵调节器的输出电压通过连接电阻分压器从输出VGOFF到REF，并将中心抽头连接至FBN引脚来调整，R5可通过公式 (R 5=R 6 × frac{V{F B N}-V{G O F F}}{V{R E F}-V{F B N}}) 计算，其中 (V{REF}=5V) ， (V_{FBN}=250mV) 为调节点。

飞跨电容选择

增加飞跨电容（CX）值可降低有效源阻抗，提高电荷泵的输出电流能力，但由于内部开关电阻和二极管阻抗的限制，电容值无限增大对输出电流能力的影响较小。在大多数低电流应用中，0.1µF陶瓷电容效果良好，且飞跨电容的电压额定值必须超过 (VCX >n × VINPUT) ，其中n为飞跨电容所在级数，VINPUT为电荷泵调节器的电源电压。

电荷泵输入电容选择

使用值等于或大于飞跨电容的输入电容，并将其尽可能靠近IC放置，直接连接至PGND。

电荷泵输出电容选择

增加输出电容或降低ESR可减少输出纹波电压和峰峰值瞬态电压。使用陶瓷电容时，输出电压纹波主要由电容值决定，可通过公式 (C_{OUTCP } geq frac{I{LOADCP }}{2 f{OSC } V_{RIPPLE_CP }}) 近似计算所需电容值。

电荷泵整流二极管选择

使用额定电流等于或大于两倍电荷泵平均输入电流的低成本硅开关二极管，若能避免额外的电荷泵级数，部分或全部二极管可替换为具有等效额定电流的肖特基二极管。

七、应用信息拓展

外部晶体管用于更高电流或功率耗散

当线性调节器的输入电压较高或负载电流较大时，调节器的功率耗散可能超过封装的处理能力。此时，可通过将外部pnp晶体管与内部pnp晶体管以达林顿配置连接来解决。但需注意，使用外部传输晶体管时，电流限制电路将不起作用，因为线性调节器仅检测内部传输晶体管的电流。

使用MAX1512 VCOM校准器调整缓冲器输出

运算放大器通常用作TFT LCD面板中的VCOM缓冲器，其输出电压可使用MAX1512（一种EEPROM可编程VCOM校准器）进行调整，具体电路可参考MAX1512数据手册。

八、PCB布局指南

合理的PCB布局对于器件的正常工作至关重要，以下是一些布局要点：

1. 接地设计：创建功率接地岛和模拟接地岛，将功率接地岛中的线性调节器输入和输出电容接地连接、GND引脚以及电荷泵调节器的电容接地连接在一起，使用短而宽的走线或小接地平面；将模拟接地岛中的所有反馈分压器接地连接、运算放大器分压器接地连接、REF电容接地连接、MODE电容接地连接、DLP电容接地连接以及器件的暴露背面焊盘连接在一起。通过将GND引脚直接连接到暴露背面焊盘来连接两个接地岛，避免在两个接地岛之间进行其他连接。
2. 反馈电阻布局：将所有反馈分压器电阻尽可能靠近各自的反馈引脚放置，保持分压器中心走线短，避免反馈走线靠近电荷泵的开关节点。
3. 旁路电容布局：将IN、INL、SUPB、SUPCP和REF引脚的旁路电容靠近IC放置，IN旁路电容的接地连接应通过宽走线直接连接到GND引脚。
4. 输出电容与负载连接：尽量减小输出电容和负载之间走线的长度并增加其宽度，以获得最佳的瞬态响应。
5. 开关节点处理：最小化开关节点（DRVP和DRVN）的尺寸，使开关节点远离反馈节点（FBL、FBP和FBN）和模拟接地，必要时使用直流走线作为屏蔽。

总之，MAX8710/MAX8711/MAX8712/MAX8761系列产品为TFT LCD面板提供了全面、高效且可靠的电源解决方案。在实际设计中，我们需要根据具体应用需求，合理选择和设计各个参数，并注意PCB布局等细节，以充分发挥这些产品的性能优势。大家在使用过程中遇到过哪些问题，或者有什么独特的设计经验，欢迎在评论区分享交流。